En un avión de ala fija , el larguero es a menudo el miembro estructural principal del ala y se extiende en sentido transversal en ángulo recto (o más o menos dependiendo de la curvatura del ala ) con respecto al fuselaje . El larguero soporta las cargas de vuelo y el peso de las alas mientras está en tierra. Se pueden unir otros miembros estructurales y de formación, como nervaduras , al larguero o largueros, y la construcción de revestimiento tensado también comparte las cargas donde se utiliza. Puede haber más de un larguero en un ala o ninguno. Cuando un solo larguero soporta la mayor parte de la fuerza, se le conoce como larguero principal. [1]
Los largueros también se utilizan en otras superficies del perfil aerodinámico de los aviones , como el plano de cola y la aleta , y cumplen una función similar, aunque las cargas transmitidas pueden ser diferentes a las de un larguero de ala.
El larguero del ala proporciona la mayor parte del soporte de peso y la integridad de la carga dinámica de los monoplanos en voladizo , a menudo junto con la resistencia de la propia caja 'D' del ala. Juntos, estos dos componentes estructurales proporcionan colectivamente la rigidez del ala necesaria para permitir que la aeronave vuele con seguridad. En los biplanos que emplean cables voladores, gran parte de las cargas de vuelo se transmiten a través de los cables y puntales entre planos, lo que permite utilizar largueros de secciones más pequeñas y, por lo tanto, más livianos a costa de aumentar la resistencia .
Algunas de las fuerzas que actúan sobre un larguero son: [2]
Muchas de estas cargas se invierten abruptamente en vuelo con un avión como el Extra 300 al realizar maniobras acrobáticas extremas; Los largueros de estos aviones están diseñados para soportar con seguridad grandes factores de carga .
Los primeros aviones utilizaban largueros a menudo tallados en abeto macizo o fresno . Se han utilizado y experimentado con varios tipos diferentes de largueros de madera, como largueros que tienen forma de sección de caja; y largueros laminados colocados en una plantilla y pegados por compresión para retener el diédrico del ala . Los largueros de madera todavía se utilizan en aviones ligeros como el Robin DR400 y sus parientes. Una desventaja del larguero de madera es el efecto de deterioro que pueden tener sobre el componente las condiciones atmosféricas, tanto secas como húmedas, y las amenazas biológicas como, por ejemplo, plagas de insectos perforadores de la madera y ataques de hongos ; en consecuencia, a menudo se exigen inspecciones periódicas para mantener la aeronavegabilidad . [4]
Los largueros de ala de madera de construcción de varias piezas generalmente constan de miembros superiores e inferiores, llamados tapas de larguero , y miembros de láminas de madera verticales, conocidos como almas de corte o, más simplemente , almas , que abarcan la distancia entre las tapas de larguero.
Incluso en los tiempos modernos, las "réplicas de aviones caseras", como las réplicas de Spitfires, utilizan largueros de madera laminada. Estos largueros suelen estar laminados de abeto o abeto Douglas (mediante sujeción y pegado). Varios entusiastas construyen "réplicas" de Spitfires que en realidad volarán utilizando una variedad de motores en relación con el tamaño del avión. [5]
Un larguero de metal típico en un avión de aviación general generalmente consiste en una red de larguero de lámina de aluminio , con tapas de larguero en forma de L o T soldadas o remachadas a la parte superior e inferior de la lámina para evitar que se pandee bajo las cargas aplicadas. Los aviones más grandes que utilizan este método de construcción de largueros pueden tener las tapas de los largueros selladas para proporcionar tanques de combustible integrales . La fatiga de los largueros metálicos de las alas ha sido un factor causal identificado en accidentes de aviación, especialmente en aviones más antiguos, como fue el caso del vuelo 101 de Ocean Airways de Chalk . [6]
El sesquiplano alemán de ataque a tierra con fuselaje blindado Junkers JI de 1917 utilizó una red de múltiples tubos diseñada por Hugo Junkers de varios largueros de ala tubulares, colocados justo debajo de la cubierta del ala de duraluminio corrugado y con cada larguero tubular conectado al adyacente con un marco espacial. de tiras trianguladas de duraluminio, generalmente a la manera de un diseño de armadura Warren , remachadas en los largueros, lo que resultó en un aumento sustancial en la resistencia estructural en un momento en que la mayoría de los otros diseños de aviones se construían casi en su totalidad con alas con estructura de madera. El formato de diseño de ala totalmente metálica cubierta corrugada / larguero de ala tubular múltiple de Junkers fue emulado después de la Primera Guerra Mundial por el diseñador de aviación estadounidense William Stout para su serie de aviones de pasajeros Ford Trimotor de la década de 1920 , y por el diseñador aeroespacial ruso Andrei Tupolev para aviones como su Tupolev ANT-2 de 1922, de tamaño superior al entonces gigantesco Maksim Gorki de 1934.
Un aspecto del diseño del ala Supermarine Spitfire que contribuyó en gran medida a su éxito fue un innovador diseño de pluma de mástil, compuesto por cinco tubos concéntricos cuadrados que encajaban entre sí. Dos de estos auges estaban unidos por una red de aleación, creando un larguero principal liviano y muy fuerte. [7]
Una versión de este método de construcción de largueros también se utiliza en el BD-5 , que fue diseñado y construido por Jim Bede a principios de los años 1970. El larguero utilizado en el BD-5 y proyectos BD posteriores fue principalmente un tubo de aluminio de aproximadamente 2 pulgadas (5,1 cm) de diámetro y unido en la raíz del ala con un tubo de aluminio de diámetro interno mucho mayor para proporcionar integridad estructural al ala.
En aviones como el Vickers Wellington , se empleó una estructura de larguero de ala geodésica , que tenía las ventajas de ser liviana y capaz de soportar grandes daños en batalla con solo una pérdida parcial de fuerza.
Muchos aviones modernos utilizan fibra de carbono y Kevlar en su construcción, y varían en tamaño desde grandes aviones de pasajeros hasta pequeños aviones de construcción casera . Cabe destacar los desarrollos realizados por Scaled Composites y los fabricantes alemanes de planeadores Schempp-Hirth y Schleicher . [8] Estas empresas inicialmente emplearon largueros de fibra de vidrio sólida en sus diseños, pero ahora suelen utilizar fibra de carbono en sus planeadores de alto rendimiento, como el ASG 29 . El aumento de resistencia y la reducción de peso en comparación con los aviones anteriores con mástil de fibra de vidrio permite transportar una mayor cantidad de lastre de agua . [9]
Las aeronaves que utilizan tres o más largueros se consideran aeronaves de múltiples largueros . El uso de múltiples largueros permite una resistencia general equivalente del ala, pero con múltiples largueros más pequeños, lo que a su vez permite una estructura de ala o cola más delgada (a un costo de mayor complejidad y dificultad para empaquetar equipos adicionales como tanques de combustible, armas , gatos de alerones , etc.). Aunque las alas de múltiples largueros se han utilizado al menos desde la década de 1930 (por ejemplo, el Curtiss P-40 de la Segunda Guerra Mundial tenía 3 largueros por ala), ganaron mayor popularidad cuando la creciente velocidad de los aviones de combate exigió alas más delgadas para reducir arrastre a altas velocidades. El Mach 2 F-104 Starfighter utilizó numerosos largueros delgados para permitir un ala de sección inusualmente delgada; el F-16 Fighting Falcon utiliza una construcción similar. Otros aviones como el F-4 Phantom , el F-15 Eagle y otros utilizan 3 o más largueros para dar suficiente fuerza en un ala relativamente delgada y, por lo tanto, califican como aviones de múltiples largueros. [10]
Los falsos largueros, al igual que los largueros principales, son miembros estructurales que soportan carga y se extienden en sentido transversal pero no están unidos al fuselaje. Su finalidad más común es la de transportar superficies móviles, principalmente alerones . [11]